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中国科大在石墨烯耦合等离激元衰减调控方面取得重要进展
近日,中国科学技术大学曾长淦教授课题组与深圳大学李晓光研究员课题组实验与理论合作,在石墨烯耦合等离激元衰减调控方面取得重要进展。通过调节石墨烯的费米能级,设计并引入了一个额外的衰减通道,从而实现了耦合等离激元寿命的远程调控,并结合理论阐明了其衰减调控机制。相关结果于11月30日以“Electric Field-Controlled Damping Switches of Coupled Dirac Plasmons”为题发表在著名物理期刊《Physical Review Letters》上,并被刊物编辑部评选为Editors’ Suggestion。准粒子是凝聚态物理中最重要的基本概念之一。光与物质的相互作用可以形成等离激元、激子、声子极化子等准粒子,这些准粒子展现了丰富的物理特性以及广阔的应用前景,例如等离激元超材料、激子波色-爱因斯坦凝聚、纳米声子谐振器等。而寿命是这些准粒子的一个关键参量,合适的寿命是准粒子丰富物性能否被探测以及转换到实际应用中的前提。因此,大量的研究工作聚焦于探究准粒子的衰减机制以及寻找具有本征合适寿命的体系。而另一个重要的研究方向就是探索准粒子寿命主动
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美国五角大楼资助开发量子技术等关键技术
12月1日,美国国防部长Lloyd Austin宣布成立战略资本办公室(OSC)。根据美国国防部的公告,OSC通过与私人资本合作,帮助企业开发更多对国家安全至关重要的关键技术,包括下一代国防技术、生物技术和量子科学。根据2022财年联邦预算数据,美国国防部计划支出1.21万亿美元预算资源,用以OSC在政策、收购和研究方面开展工作,增加关键技术公司可用的资金量,在国防高级研究计划局(DARPA)和其他帮助创新技术商业化的国防部门扩大关键技术生产投资。参考资料:https://www.heraldandnews.com/news/local_news/pentagon-to-help-fund-next-generation-weapons-biotech-quantum-science/article_db9b9022-71ca-11ed-9adb-9b4b0761366c.html
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西班牙启动未来量子互联网研究计划
11月24日,西班牙加泰罗尼亚的六家研究机构,光子科学研究所(ICFO)、加泰罗尼亚纳米科学和纳米技术研究所(ICN2)、高能物理研究所(IFAE)、巴塞罗那大学(UB)、加泰罗尼亚理工大学(UPC)和巴塞罗那自治大学(UAB)正式启动了“量子互联网计划”,旨在开展量子技术研究,并最终将其应用在未来的欧洲量子互联网中。该项目未来三年的研究获得了1500万欧元的资助,其中970万欧元来自于欧盟复苏基金的资助,530万欧元来自科学与创新部。该计划的主要目标是研究目前尚未商业化的概念和技术开发,包括通信和计算、传感器和量子材料。与此同时,开展量子中继器和存储器的开发工作,通过光纤实现超过100公里距离的量子通信。同时,团队还将研究时间信号的超精确分布、量子传感器和分布式量子计算的连通性以及量子材料特性的探索技术。参考资料:https://www.icfo.eu/news/2105/start-of-the-future-quantum-internet-research-program-in-catalonia-with-next-generation-funds/
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实现分布式多模原子钟网络
斯坦福大学的研究人员证明网络节点之间的空间分布纠缠提供了更好的随网络规模的扩展。一个共享的量子非破坏(QND)测量将一个时钟网络纠缠在一起,最多可有四个节点。与没有空间分布纠缠的网络相比,该网络提供了高达4.5 分贝的精度,与工作在量子投影噪声极限(QPN)下的传感器网络相比,提高了11.6 分贝。他们还展示了该方法在原子钟和原子干涉仪协议中的通用性。该成果于11月23日发表在《自然》杂志上。量子传感器用于精确计时、场传感和量子通信。例如,这些传感器的分布式网络之间的比较能够使不同位置的时钟同步。传感器网络的性能受到技术挑战以及与用于实现网络的量子态相关的固有噪声的限制。对于每个节点只存在空间局域纠缠的网络,网络的噪声性能最多只能随节点数的平方根而提高,而网络节点之间的空间分布纠缠则有望突破这一局限,提供更好的网络规模的扩展性。在斯坦福大学的工作中,研究人员展示了一个噪声低于QPN极限的空间分布式多模原子钟网络。在进行空间分布的QND测量以纠缠这些模的自旋之前,依赖于速度的拉曼跃迁产生多达四个空间模(每个模与相邻模分开约20 μm)。这种纠缠提高了相同时钟网络中频率比较的精度,每个时钟
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欧盟发布初步战略研究和行业议程
欧盟量子旗舰计划(Quantum Flagship)发布初步战略研究和行业议程(StrategicResearchandIndustryAgenda,SRIA)。该文件是在旗舰战略咨询委员会(SAB)的监督下创建的,旨在使现有议程与即将推出的一系列计划保持一致。预计在2023年的最终SRIA中,将有更全面的欧盟量子技术战略更新。欧洲量子在研发和工业方面都在迅速发展,应运而生了各种路线图文件和工作方案。作为核心文件,SRIA概述了目前的量子计算、量子模拟、量子通信、量子传感和计量等量子技术工业和研发计划,以及劳动力发展和标准化等问题的2030年路线图明,确了发展路径。报告中主要量子技术目标如下:1.量子计算主要目标是开发性能优于或加速现有经典计算机的量子计算设备。未来五年将探索在没有量子纠错的情况下,在量子计算机中实现量子优势。从长远来看,目标是开发容错量子计算机,以及将这些计算机互连并实现量子信息交换——在量子计算和量子通信能力的基础上发展“量子互联网”。2.量子模拟量子模拟是专注于为特定应用而设计和优化的专用机器。量子模拟器的重要目标是实现:控制水平较高的状态制备保真度、大型系统以及
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欧洲投资24亿欧元部署新的天基安全连接系统
11月17日,欧盟宣布欧洲议会与欧盟成员国就预算为24亿欧元的《2023-2027年欧盟安全连接计划》达成的政治协议,该计划旨在部署一个欧盟卫星星座“IRIS²”(卫星适应性、互联性和安全性基础设施)。2022年2月15日提出的《2023-2027年欧盟安全连接计划》提案是欧盟继伽利略和哥白尼之后的第三个太空旗舰计划。为应对当前和未来的挑战,在支持欧洲大陆的自治和数字主权的同时,欧盟提出了“IRIS²”发展计划:新的天基安全连接系统。“IRIS²”安全连接计划将于2023年至2027年运行,它整合了具备成熟技术的航天工业的创新技术以及颠覆性的“新空间”生态系统,由于多轨道(低、中和地球同步轨道)方法,它将为未来需求提供可扩展性能力。“IRIS²”系统将支持各种各样的政府应用,主要是在监视(例如边境监视)、危机管理(例如人道主义援助)以及关键基础设施的连接和保护(例如欧盟大使馆的安全通信)等领域。该系统还将允许大众市场应用,包括移动和固定宽带卫星接入、B2B服务的卫星集群、用于运输的卫星接入、卫星和卫星宽带的增强网络以及基于云的服务。依靠包括量子通信在内的颠覆性技术,欧盟多轨道安全连接系
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中国科大实现通讯波段的按需式量子存储
中国科大郭光灿院士团队在固态量子存储领域取得重要进展。该团队李传锋、周宗权研究组基于掺铒波导实现了通讯波段光子的按需式量子存储,向构建大尺度光纤量子网络迈出重要一步。该成果于11月15日发表在国际知名学术期刊《物理评论快报》上。量子存储器是量子网络的核心器件,通过按需式读取纠缠光子,可以把远距离光纤传输中的指数级损耗下降为多项式级损耗。为利用现有的光纤网络构建量子网络,量子存储器应工作在通讯波段。稀土铒离子具有独特的通讯波段光跃迁,是实现通讯波段量子存储器的重要候选材料。然而,已有的通讯波段量子存储器的读出时间在光子写入前就已预先设定,无法实现按需式读取。李传锋、周宗权研究组在掺铒硅酸钇(167Er3+:Y2SiO5)晶体上利用激光直写技术自主加工了光波导,并在波导两端直接粘贴集成了普通的单模光纤。为了实现按需式读取,研究组进一步利用电子蒸镀技术在波导两侧加工了片上电极,从而利用电场诱导的斯塔克效应来实时调控波导内铒离子的相干演化。通过极化铒离子的电子自旋,并初始化其核自旋状态,光子的存储效率被提升至10.9%,这一效率相比此前报道的可集成通讯波段量子存储获得了5倍的增强。
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超导量子比特链上的抗噪声边缘模式模拟
谷歌研究团队使用47个超导量子比特实现了一个周期性驱动的横向受激Ising模型,研究了对称性和噪声之间的相互作用,发现该系统的边缘模式对某些类型的对称性破坏噪声具有令人惊讶的鲁棒性。该成果于11月17日发表在《科学》杂志上。量子系统的对称性可以产生不同拓扑简并基态。这种态的量子叠加原则上不受退相干的影响;此外,能隙将基态与激发态分离,进一步保护基态不受能量衰减的影响。因此,对称保护的基态可以形成无退相干的子空间,是拓扑量子计算的潜在候选者。支持对称保护拓扑态的一个例子是一维线中无自旋费米子的Kitaev模型,该模型的Z2宇称对称性导致一对简并基态。这些简并基态的拓扑性质通常由导线末端一对局域的Majorana边缘模(MEMs )来描述。然而物理噪声源并不一定尊重基本的对称性。在MEMs的背景下,人们已经在实验上实现了Kitaev模型,例如,在超导体附近具有自旋轨道相互作用的纳米线中。在这里,潜在的Z2对称性不能被封闭系统内的局部扰动所破坏。理论结果普遍认为MEMs仍然容易受到来自其开放固态环境的各种退相干效应的影响。实验结果还证实,亚间隙准粒子的密度往往比简单的热布居参数的预测高几个数
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IBM与多家欧洲企业开展量子计算领域合作
11月9日,德国工程和电子公司罗伯特·博世公司(Robert Bosch)宣称与美国IBM在量子计算领域建立合作伙伴关系,共同开展量子未来技术的研究。据博世称,IBM将为其量子计算机提供云访问,以获得其在材料模拟方面的经验。量子计算机访问能够帮助找到用于生产电机和燃料电池的贵金属和稀土的替代品,这些替代品将更低碳、更轻便、更高效、更实惠。关于Robert BoschRobert Bosch是德国一家以工程和电子为首要业务的跨国公司,是一家全球性的汽车零组件供应商。博世的核心产品是汽车零部件、工业产品和建筑产品等。博世在《欧洲汽车新闻》全球供应商100强名单中排名第一,2021年全球对汽车制造商的零部件销售额为491.4亿美元。11月16日,位于芬兰赫尔辛基的量子计算初创公司Algorithmiq宣布与IBM达成合作,以推进在生命科学中复杂问题上的量子算法研究。此次合作致力于药物开发,结合IBM世界领先的硬件、软件和量子应用专业知识与Algorithmiq的尖端算法开发人员,探索大幅减少药物发现和开发时间、成本的方法。这项工作还将为Qiskit(一种用于量子计算机的开源SDK)产生成果做
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使用冷原子量子体系模拟宇宙的弯曲和膨胀
德国海德堡大学的研究团队在真空中冷却了2万多个钾-39原子形成二维玻色-爱因斯坦凝聚体(BEC),并通过可调控的光阱和原子间相互作用强度实现了一个量子场模拟器。在此基础上,研究团队实现了弯曲时空下波包的传播,再现了早期宇宙模型中预测的量子场行为。对于时间和空间的不同曲率,模拟结果与理论分析预测达成定量一致,为模拟膨胀宇宙中的量子场演变提供了一个新工具。在未来,对实验装置进一步的升级将提供进入未被探索的区域的可能性,有望使人们能够进一步洞察相对论量子场动力学。该成果于11月9日发表在《自然》杂志上。通过分析宇宙的大尺度结构,宇宙学家推断出空间在大爆炸后的瞬间迅速膨胀。在暴涨过程中,宇宙是空的,除了真空中存在的量子场。这些场是如何在膨胀的宇宙的弯曲时空中演变的,仍然是一个悬而未决的问题,其解决方案可能有助于科学家理解粒子是如何产生的。重现弯曲的时空极富挑战,因为它需要对系统的空间方面和时间方面进行扭曲。空间曲率涉及系统的几何形状:它是平坦的、球形的还是双曲的。时间曲率涉及系统的演变:它是扩张、收缩还是静态。1980年,加拿大不列颠哥伦比亚大学的William Unruh指出,在移动流体中传